KR20180082127A - 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 환경부하 저감형 시멘트 - Google Patents

환경부하 저감형 시멘트의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 환경부하 저감형 시멘트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설폐기물을 원료로 사용하여 환경부하를 저감시킨 시멘트의 제조방법에 관한 것으로, 건설폐기물에서 재생원료를 수집하고 복수의 그룹으로 분류하여 그룹화하는 단계(S100); 상기 재생원료를 그룹 별로 화학성분의 함량을 분석하는 단계(S200); 분석된 화학성분을 기준으로 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 단계(S300); 각 그룹의 재생원료들을 상기 혼합 비율에 맞추어 혼합하고 잔부의 부족한 성분을 포함하는 추가원료를 추가한 뒤에 시멘트를 제조한 단계(S400)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 건설폐기물에서 수집된 재생원료들을 단순 혼합하는 것이 아니고, 그룹화한 뒤에 그룹별로 화학성분 함량을 분석하여 재생원료 그룹들 간의 혼합비율을 산출하는 방법으로 재생원료의 사용량을 높임으로써, 시멘트 제조과정에서의 환경부하를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 환경부하 저감형 시멘트는 건설폐기물에서 수집된 재생원료를 원료물질로서 사용하여, 건설폐기물을 재이용함에 따라 천연재료의 사용량 및 에너지(유류, 전기) 소비량을 저감할 수 있으며 폐기물을 처리하는 과정에서 부족한 매립지 등의 해소와 환경부하 배출량도 저감시키는 효과가 있다.

Description

환경부하 저감형 시멘트의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 환경부하 저감형 시멘트{MANUFACTURE METHOD OF ENVIRONMENTAL LOAD REDUCING CEMENT AND ENVIRONMENTAL LOAD REDUCING CEMENT MANUFACTURED BY THE METHOD}
본 발명은 시멘트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 건설폐기물을 원료로 사용하여 환경부하를 저감시킨 시멘트의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건설재료 산업은 건설산업의 전체 온실가스 배출 중 약 20~26%를 차지하고 있는 온실가스 배출 주요산업이다. 이에 건설재료 산업에서는 투입자원 및 폐기물 저감을 통한 환경부하 저감형 재료 개발에 대한 연구가 대두되고 있다.
하지만, 기존에 건설폐기물의 재활용연구는 재활용률을 쉽게 높일 수 있는 폐콘크리트를 중심으로 순환골재와 부산미분말에 관한 연구가 주를 이루고 있을 뿐이며, 건물의 내부 인테리어 등에 적용된 폐타일, 폐블럭, 폐석고보드 등의 폐기물을 활용하는 기술은 개발이 미비한 실정이다. 그에 따라서 최근 연립주택이나 아파트의 재개발이나 리모델링 등으로 인하여 폐타일, 폐블럭, 폐석고보드 등의 폐기물의 양이 증가하고 있음에도, 이들을 재활용하지 못하고 있다.
한편, 시멘트는 석회질과 점토질원료로 미분쇄 혼합된 무기물질의 혼합분말로서 물과 결합하면 화학반응을 일으켜 경화하는 건설산업의 필수 건설 재료이다. 이 때 화학반응을 수화반응(hydration)이라 하며, 물에 의해 경화하는 현상을 수경성(hydraulic)이라고 말한다. 포틀랜드 시멘트의 대표적인 화학성분은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화제이철(Fe2O3) 순으로 구성되며, 이러한 성분 중에 일부를 재활용물질로 대체한 재생시멘트에 대한 연구가 지속되고 있으나, 이 역시도 폐콘크리트를 사용하는 등에 그치고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 10-0554715
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 종래에 재활용되지 못하였던 다양한 건설폐기물들을 모두 재활용하여 재생시멘트를 제조함으로써 환경부하를 저감시킨 시멘트의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법은, 건설폐기물에서 재생원료를 수집하고 복수의 그룹으로 분류하여 그룹화하는 단계(S100); 상기 재생원료를 그룹 별로 화학성분의 함량을 분석하는 단계(S200); 분석된 화학성분을 기준으로 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 단계(S300); 각 그룹의 재생원료들을 상기 혼합 비율에 맞추어 혼합하고 잔부의 부족한 성분을 포함하는 추가원료를 추가한 뒤에 시멘트를 제조한 단계(S400)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 건설폐기물에서 수집된 재생원료들을 단순 혼합하는 것이 아니고, 그룹화한 뒤에 그룹별로 화학성분 함량을 분석하여 재생원료 그룹들 간의 혼합비율을 산출하는 방법으로 재생원료의 사용량을 높임으로써, 환경부하를 저감시킨 시멘트를 제조하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 S300에서 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 과정은 클링커 광물의 혼합량을 예측하는 보그식(KS L 5201)을 이용하여 수행되는 것이 바람직하며, 이때 시멘트 종류에 따른 C3S(규산3석회), C2S(규산2석회), C3A(알루민산3석회) 및 C4AF(알루민산철4석회)의 함량비율을 반영한다.
보그식은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화제이철(Fe2O3) 및 삼산화황(SO3)의 함량을 기준으로 클링커 광물의 함량을 예측하는 수식이며, 국내 시멘트 관련 KS L 5201에 기준이 명시되어 있고 시멘트 제조시에 필요한 클링커 광물의 함량을 예측하기 위한 가장 일반적 수식이므로, 본 발명에서 재생원료 그룹들 사이의 혼합비율을 도출하기에 가장 적합하다. 하지만, 수집하여 분류된 재생원료 그룹들 사이의 혼합비율을 산출하는 경우라면, 이외에 다른 기준을 적용하는 것도 가능하다.
시멘트의 종류는 일반적으로 C3S, C2S, C3A 및 C4AF의 비율에 따라서 5종의 포틀랜드 시멘트로 분류되고 있으며, 미국의 경우는 ASTM에 클링커 광물의 비율이 규격화 되어 있으나 우리나라는 국가 규격은 없이 시멘트 제조사별로 기준을 가지고 있다. S300에서는 미국의 ASTM 규격이나 시멘트 제조사의 기준에 따른 클링커 광물의 비율과 화학성분 함량에 따른 클링커 광물의 양을 예측하는 보그식을 결합하여 재생원료 그룹들 사이의 혼합비율을 도출한다.
S200에서 재생원료 그룹들에 대해 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화제이철(Fe2O3) 및 삼산화황(SO3)의 함량을 분석하여야, 클링커 광물의 함량을 예측하여 재생원료 그룹들 사이의 혼합비율을 도출할 수 있다.
그리고 S200에서 분석된 그룹 별 화학성분의 함량에 대한 정보를 데이터베이스화 하여 저장 및 관리함으로써 재생원료 그룹 사이의 혼합비율 산출을 컴퓨터 프로그램 등에 의해서 수행할 수 있다.
S200에서 화학성분을 분석하기에 앞서 수집된 재생원료를 분쇄하는 경우, 정확한 함량을 확인할 수 있고 시멘트를 위한 혼합과정에도 유리하다.
S100에서 수집되는 재생원료는 무기계 건설폐기물이 바람직하며, 구체적으로 무기계 건설폐기물 재생원료가 폐천장재, 폐석고보드, 폐시멘트블럭, 폐콘크리트 미분말, 폐타일 및 폐점토벽돌이고, 100에서 폐천장재, 폐석고보드, 폐시멘트블럭, 폐콘크리트 미분말, 폐타일 및 폐점토벽돌을 분류하여 수집하고, 이들 각각을 그룹으로 분류하여 그룹화하는 것이 바람직하다.
건설폐기물인 무기계 건설폐기물은 시멘트 제조에 필요한 성분의 함량이 높아서 재생원료로서 적합하다. 또한, 폐천장재, 폐석고보드, 폐시멘트블럭, 폐콘크리트 미분말, 폐타일 및 폐점토벽돌과 같이 건설소재별로 그룹화하여 수집하는 경우에, 수집이 용이할 뿐만 아니라 그룹별 화학성분의 특징이 명확하게 분리되어 혼합비율을 산출할 때에도 유리하다.
한편, S300에서 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 과정에, 시멘트 제조과정에서 부족한 성분을 포함하는 추가원료를 혼합하는 비율도 함께 산출하는 것이 바람직하다. 또한, 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 과정에서 석회포화도(LSF)와 규산률(SM) 및 철률(IM) 등의 시멘트 제조관련 수치를 반영하는 것이 좋으며, 이들 수치를 안정화할 수 있는 산화제이철을 포함하는 추가원료를 추가하여 혼합 비율을 산출하는 것이 바람직하다. 이때, 산화제이철을 포함하는 추가원료로서 산업부산물인 전기로 슬래그를 사용하면 석회포화도(LSF)와 규산률(SM) 및 철률(IM) 등의 수치를 안정시키면서도 환경부하는 저감시킬 수 있다.
한편, 재생원료들의 혼합비율을 도출하여도, 재생원료들만으로는 시멘트를 제조할 수 없을 수 있기 때문에, 잔부의 부족한 성분을 포함하는 추가원료를 추가하여야 하며, 필요한 성분을 채우는 추가원료는 석회석이 될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한 환경부하 저감형 시멘트는 상기한 방법으로 제조되어, 건설폐기물을 재이용함에 따라 천연재료의 사용량 및 에너지(유류, 전기) 소비량을 저감할 수 있으며 폐기물을 처리하는 과정에서 부족한 매립지 등의 해소와 환경부하 배출량도 저감시킨 것을 특징으로 한다.
이때, 시멘트의 제조에 사용된 원료물질들 중에서 건설폐기물에서 수집된 재생원료가 10중량% 이상 포함되어 환경부하를 저감시키는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 건설폐기물에서 수집된 재생원료들을 단순 혼합하는 것이 아니고, 그룹화한 뒤에 그룹별로 화학성분 함량을 분석하여 재생원료 그룹들 간의 혼합비율을 산출하는 방법으로 재생원료의 사용량을 높임으로써, 시멘트 제조과정에서의 환경부하를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 환경부하 저감형 시멘트는 건설폐기물에서 수집된 재생원료를 원료물질로서 사용하여, 건설폐기물을 재이용함에 따라 천연재료의 사용량 및 에너지(유류, 전기) 소비량을 저감할 수 있으며 폐기물을 처리하는 과정에서 부족한 매립지 등의 해소와 환경부하 배출량도 저감시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 실시예에 따라 수집된 무기계 건설폐기물을 그룹별로 화학성분을 분석하여 데이터 베이스화한 결과를 나타낸다.
도 3은 본 실시예에서 재생원료 그룹들 사이의 혼합비율을 산출하기 위하여 적용한 보그식을 나타낸다.
도 4는 ASTM 규격에 따른 시멘트의 종류별 클링커 광물의 함량비를 나타낸다.
도 5는 시멘트 제조관리에 적용되는 특성치를 도출하는 추가적인 예측식을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 제조 과정에서 산출된 재생원료 그룹과 추가원료의 혼합비율로 혼합된 경우의 소성전 화학성분 비율을 나타낸다.
도 7은 보그식에 대입하여 얻어진 클링커 광물 성분 예측결과이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
본 실시예의 시멘트 제조방법은 먼저 재생원료로서 무기계 건설폐기물을 수집한다. 이때, 무기계 건설폐기물을 소정의 기준으로 묶어서 그룹화한다.(S100)
무기계 건설폐기물의 수집은 건설현장에 직접 수집하거나, 건설현장 등에서 발생되어 수송 운반된 중간 및 최종처리업장으로부터 수집할 수도 있다. 무기계 건설폐기물을 그룹화하는 기준은 다양하게 결정할 수 있지만, 본 실시예에서는 건설폐기물에 대한 연구 등의 목적에 의해 건설소재별로 연구와 수집이 진행되었던 점을 기초로 하여 건설소재를 기준으로 A~F의 6개의 그룹으로 분류하여 그룹화하였다.
"그룹 A"는 폐천장재(Waste Ceiling material), "그룹 B"는 폐석고보드(Waste Gypsum board), "그룹 C"는 폐시멘트블럭(Waste Cement block), "그룹 D"는 폐콘크리트 미분말(Waste Concrete powder), "그룹 E"는 폐타일(Waste Tile), "그룹 F"는 폐점토벽돌(Waste Brick)이다.
그룹별로 분류하여 수집된 무기계 건설폐기물을 그룹별로 분쇄한 뒤에 각각의 화학성분을 분석하여 데이터 베이스(DB)를 구성한다.(S200)
도 2는 본 실시예에 따라 수집된 무기계 건설폐기물을 그룹별로 화학성분을 분석하여 데이터 베이스화한 결과를 나타낸다.
도시된 결과는 다양한 화학성분들에 대해서 분석을 수행하였으나, 이후의 분석식에서 필요한 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화제이철(Fe2O3) 및 삼산화황(SO3)의 함량의 분석이 필수적이다.
한편, 도시된 것과 같이, 건설소재별로 그룹화를 수행한 결과, 그룹별 화학성분의 특성이 명확하게 구분되는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 종래의 다른 연구들에서 진행된 결과와 유사하다. 폐천장재(그룹 A)와 폐석고보드(그룹 B)의 경우 산화칼슘의 함량이 높아서, 시멘트 제조에 있어 산화칼슘을 대체하는 용도로 포함시킬 수 있을 것이다. 폐타일(그룹 E)과 폐점토벽돌(그룹 F)은 규산질의 원료를 대체하는 용도로서 사용할 수 있을 것이다. 폐시멘트블럭(그룹 C)과 폐콘크리트 미분말(그룹 D)은 산화칼슘 성분을 포함하지만 그 양이 소량인 반면, 이산화규소의 비율이 많은 것으로 보아 모래성분이 다량 함유 되어있으므로, 성분조절을 위한 대체재로 소량 활용될 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 실시예에서는 건설소재별로 그룹을 분류한 뒤에 그에 맞추어 무기계 건설폐기물을 수집하였으나, 이러한 그룹분류 기준 및 순서는 특정된 것이 아니다. 다른 기준에 의해서 무기계 건설폐기물에 대한 그룹을 분류할 수도 있으며, 그룹과 무관하게 무기계 건설폐기물을 수집한 뒤에 이들을 그룹으로 분류할 수도 있다. 다만, 유사한 목적을 가지는 건설소재를 기준으로 분류하는 경우에 그 안에 포함된 화학성분에도 유사성이 높기 때문에 그룹별 성분의 특성이 명확하게 구분되어질 수 있고, 이후에 그룹별 조합비율을 산출할 때에 유리하다.
다음으로 분석된 무기계 건설폐기물 그룹별 화학성분을 기준으로 그룹별 혼합 비율을 산출한다.(S300)
시멘트의 제조과정에서 시멘트의 원재료들을 조합하고 추후 소성로에서 1450℃ 이상의 온도로 소성 과정을 거치면 시멘트를 구성하는 대표적인 4가지 화학성분들(CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3)이 화학적으로 결합하여 단단한 광물이 새로이 생성되는데 이 때 생성되는 클링커(Clinker) 광물에 대한 화합물의 예측은 주로 보그(Bogue)식을 이용한다. 이 보그식은 1920년대에 로버트 보그(Robert Herman Bogue)에 의해 고안된 식으로 국내뿐만 아니라 해외에서도 시멘트에 관한 광물조성성분 예측 식으로 널리 사용하고 있다. 특히 국내 시멘트 관련 KS L 5201에는 이러한 보그식과 관련한 내용과 기준이 명시되어있다. 기준에 따르면 시멘트의 화학성분가운데 산화알루미늄(Al2O3)과 산화제이철(Fe2O3)의 함량비(Al2O3(%)/Fe2O3(%))에 따라 도 3과 같이 계산되어 예측된다. 보그식에 의해 계산되는 시멘트 내 각 광물의 전형적인 수치는 대략 C3S(규산3석회)가 55%, C2S(규산2석회)가 10%, C3A(알루민산3석회)가 10%, C4AF(알루민산철4석회)가 10%로 구성되어 있다.
본 실시예는 종래에 단순히 각 화학성분을 기준으로 적용되었던 보그식에 대해서, 그룹화된 무기계 건설폐기물 그룹별 화학성분을 기초로하여 역산함으로써 건설폐기물 그룹 사이의 혼합비율을 도출하는 점에 특징이 있다.
이때, 보그식에 의해서 산출되는 4개의 클링커 광물들 사이의 비율에 따라서 시멘트의 종류가 달라지므로, 시멘트의 종류에 따른 C3S, C2S, C3A 및 C4AF 의 비율과 보그식을 함께 적용한다.
도 4는 ASTM 규격에 따른 시멘트의 종류별 클링커 광물의 함량비를 나타낸다.
미국시험재료학회의 ASTM(American Society for Testing and Materials) 규격은 시멘트 종류에 따라서 각 클링커 광물의 평균값을 명시하고 있다. 우리나라는 국가 규격으로 명시된 기준은 없으며 각 제조사별로 기준을 보유하고 있기 때문에, 본 실시예에서는 ASTM을 기준으로 I종 포틀랜드 시멘트를 제조하도록 한다.
한편, 앞서 살펴본 것과 같이, 폐천장재(A)와 폐석고보드(B)가 산화칼슘의 함량이 높은 것으로 확인되어, 시멘트를 제조함에 있어서 산화칼슘을 대체하는 용도로 적용할 수 있다. 하지만 재생원료로서의 무기계 건설폐기물의 특성에 의해 다른 화학성분도 함께 포함하고 있기 때문에, 이들의 함량을 높이는 경우 산화칼슘과 함께 다른 성분의 함량도 높아지며, 결과적으로 수집된 무기계 건설폐기물만으로는 원하는 시멘트 조성을 구성할 수 없다. 따라서 본 실시예에서는 시멘트를 제조함에 필요한 일부 원료는 별도의 추가원료로서 첨가한다.
본 실시예에서 재생원료로서 사용된 무기계 건설폐기물은 시멘트를 구성하는 주요 원소들을 갖추고 있기 때문에 성분 자체가 부족하지는 않았으나, 산화칼슘을 가장 많이 포함하고 있는 폐천장재(그룹 A)와 폐석고보드(그룹 B)에 삼산화황이 포함되어 있어서 이들의 비율을 높이는 것에 한계가 있으므로, 산화칼슘을 추가하기 위한 용도로서 석회석(그룹 H)을 추가원료로 사용하였다. 도 2에 나타난 것과 같이, 석회석에 포함된 산화칼슘의 양은 폐천장재(그룹 A)나 폐석고보드(그룹 B)와 큰 차이가 있는 것은 아니지만 보그식에서 사용되는 삼산화황을 전혀 포함하지 않는 점에서 차이가 있다.
또한, 보그식을 기준으로 주요 4가지 광물(C3S, C2S, C3A, C4AF)만으로 혼합비율을 산출할 시에는 석회석 이외의 추가적인 원료가 불필요하다. 하지만 시멘트 제조관리에 있어 적용되는 석회포화도(LSF), 규산률(SM), 철률(IM)을 고려하는 경우, 수집된 무기계 건설폐기물만을 사용하는 경우에 그 수치들이 적정범위보다 높게 예상되며, 이들 수치를 낮추기 위하여 산화제이철의 추가가 필요하다. 이때, 산업부산물인 전기로 슬래그(그룹 G)를 산화제이철을 추가하기 위한 두 번째 추가원료로서 사용하면 도 2에 나타난 것과 같이 산화제이철을 다량 함유하여 상기한 수치들을 낮출 수 있으며, 전기로 슬래그도 산업부산물로서 재생원료에 해당하여 환경부하를 저감시킬 수 있다.
도 5는 시멘트 제조관리에 적용되는 특성치를 도출하는 추가적인 예측식을 나타낸다.
석회포화도(LSF), 규산률(SM), 철률(IM)을 고려할 경우, 시멘트 제조를 위한 혼합비에 약 2.7%를 전기로 슬래그(그룹 G)로 첨가했을 시에 수치들이 안정화되는 것으로 확인되었다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시멘트 제조 과정에서 산출된 재생원료 그룹과 추가원료의 혼합비율로 혼합된 경우의 소성전 화학성분 비율을 나타내고, 도 7은 보그식에 대입하여 얻어진 클링커 광물 성분 예측결과이다.
표시된 것과 같이, 폐천장재(그룹 A) 7.2%, 폐타일(그룹 E) 4.8%, 폐시멘트블럭(그룹 C) 0.3%, 전기로 슬래그(그룹 G) 2.7% 및 석회석(그룹 H) 85%의 비율로 혼합하는 경우에 도 4에 표시된 I종 포틀랜드 시멘트의 성분 비율에 적합한 결과물을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 물론, 본 실시예에서 수집된 무기계 건설폐기물 그룹과 전기로 슬래그 및 석회석을 조합하여 도 4에 표시된 다른 종류의 시멘트를 제조할 수도 있다.
산화칼슘의 함량이 높은 폐천장재(그룹 A)를 적용함으로써 탄산칼슘을 포함하여 이산화탄소 발생의 원인이 되는 석회석의 함량을 줄일 수 있었고, 폐타일(그룹 E)은 규산질 원료를 대체할 수 있었으며, 폐시멘트블록(그룹 C)도 많은 양은 아니지만 성분조절을 위한 원료를 대체할 수 있었다. 한편, 본 실시예에서는 폐천장재(A)와 폐타일(그룹 E) 및 폐시멘트블록(그룹 C)을 사용한 결과를 도출하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 앞서 살펴본 것과 같이 폐천장재(그룹 A)를 대신하여 폐석고보드(그룹 B)를 넣거나 둘을 동시에 사용하는 등의 조절이 가능하며, 이는 폐타일(그룹 E)과 폐시멘트블록(그룹 C)의 경우도 동일하다. 한편, 폐천장재(그룹 A)와 폐석고보드(그룹 B)에 포함된 삼산화황의 비율을 감소시키는 경우에 석회석의 사용량을 줄이고 폐천장재(그룹 A)이나 폐석고보드(그룹 B)의 함량을 더욱 늘리는 것도 가능하다.
마지막으로 산출된 재생원료 그룹 및 추가원료의 비율에 맞추어 무기계 건설폐기물과 추가원료를 혼합한 뒤에 소성로에서 소성하여 시멘트를 제조한다.(S400)
상기한 과정에 따라 도출된 혼합 비율로 원료물질을 혼합한 뒤에는 일반적인 시멘트 제조과정을 적용할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
이러한 방법으로 제조된 시멘트는 종래에 활용되지 못했던 무기계 건설폐기물을 재생원료로서 사용함으로써 제조과정에서 발생하는 환경부하를 크게 낮출 수 있는 효과가 있다. 특히 탄산칼슘을 포함하여 시멘트 제조과정에서 이산화탄소 발생의 원인이 되는 석회석의 사용량을 줄일 수 있는 효과가 있다. S400에서 혼합된 원료물질들 중에서 무기계 건설폐기물 재생원료가 10중량% 이상 포함되는 경우에 천연재료의 사용량 및 에너지(유류, 전기) 소비량을 저감할 수 있으며 폐기물을 처리하는 과정에서 부족한 매립지 등의 해소와 환경부하 배출량도 저감시킬 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 건설폐기물에서 재생원료를 수집하고 복수의 그룹으로 분류하여 그룹화하는 단계(S100);
    상기 재생원료를 그룹 별로 화학성분의 함량을 분석하는 단계(S200);
    분석된 화학성분을 기준으로 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 단계(S300);
    각 그룹의 재생원료들을 상기 혼합 비율에 맞추어 혼합하고 잔부의 부족한 성분을 포함하는 추가원료를 추가한 뒤에 시멘트를 제조한 단계(S400)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    S300에서 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 과정이 보그식(KS L 5201)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    S300에서 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 과정이 시멘트 종류에 따른 C3S(규산3석회), C2S(규산2석회), C3A(알루민산3석회) 및 C4AF(알루민산철4석회)의 함량비율을 반영하여 수행되는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    S200에서 분석대상이 되는 화학성분이 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화제이철(Fe2O3) 및 삼산화황(SO3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    S200에서 분석된 그룹 별 화학성분의 함량에 대한 정보를 데이터베이스화 하는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    S200에서 화학성분을 분석하기에 앞서서 수집된 재생원료를 분쇄하는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    S100에서 수집되는 재생원료가 무기계 건설폐기물인 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 무기계 건설폐기물 재생원료가 폐천장재, 폐석고보드, 폐시멘트블럭, 폐콘크리트 미분말, 폐타일 및 폐점토벽돌이며,
    S100에서 폐천장재, 폐석고보드, 폐시멘트블럭, 폐콘크리트 미분말, 폐타일 및 폐점토벽돌을 분류하여 수집하고, 이들 각각을 그룹으로 분류하여 그룹화하는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    S300에서 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 과정에, 시멘트 제조과정에서 부족한 성분을 포함하는 추가원료를 혼합하는 비율을 함께 산출하는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    S300에서 재생원료 그룹들 사이의 혼합 비율을 산출하는 과정에, 석회포화도(LSF)와 규산률(SM) 및 철률(IM)을 반영하는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    석회포화도(LSF)와 규산률(SM) 및 철률(IM)을 반영하여 산화제이철을 포함하는 추가원료를 추가하여 혼합 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    산화제이철을 포함하는 추가원료가 전기로 슬래그인 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    S400에서 추가되는 추가원료가 석회석인 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트의 제조방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 하나의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 시멘트의 제조에 사용된 원료물질들 중에서 건설폐기물에서 수집된 재생원료가 10중량% 이상인 것을 특징으로 하는 환경부하 저감형 시멘트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108863219A (zh) * 2018-07-20 2018-11-23 西安公路研究院 一种水泥稳定建筑垃圾再生混合料及其制备方法
CN109053104A (zh) * 2018-09-14 2018-12-21 温州职业技术学院 一种环保砖制作方法
CN111205057A (zh) * 2020-01-16 2020-05-29 深圳港创建材股份有限公司 一种由建筑渣土制备的压力成型砖及其制备方法
KR20200083082A (ko) 2018-12-28 2020-07-08 한국세라믹기술원 무기계 재생재료를 이용한 저탄소형 수경성 결합재의 제조방법

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